Comparative analysis of the cutter loader hauling drive with an asynchronous squirrel-cage motor and with a synchronous brushless permanent-magnet motor

Artykuł prezentuje wyniki przeprowadzonej — z wykorzystaniem symulacji komputerowych — analizy porównawczej napędu ciągnienia górniczego kombajnu ścianowego wyposażonego w dwa typy silników napędowych: silnik asynchroniczny klatkowy oraz bezszczotkowy silnik synchroniczny o magnesach trwałych. Analiza komputerowa konwencjonalnego napędu ciągnienia kombajnu z silnikiem asynchronicznym klatkowym zasilanym poprzez przemiennik częstotliwości wyposażony w falownik skalarny, umożliwiający ciągłą regulację prędkości posuwu kombajnu, pozwoliła uzyskać szczegółowe parametry mechaniczne i elektryczne tego napędu. Następnie poddano symulacji komputerowej układ napędowy ciągnienia, zastępując silnik asynchroniczny klatkowy nowoczesnym, energooszczędnym silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych. Uzyskane wyniki poddano analizie pod względem parametrów elektrycznych, mechanicznych oraz ekonomicznych. Na podstawie przeprowadzonych analiz można stwierdzić, że zastosowanie silnika synchronicznego o magnesach trwałych do napędu ciągnienia górniczego kombajnu ścianowego poprawia parametry dynamiczne napędu, a także zmniejsza jego energochłonność, umożliwiając tym samym uzyskanie oszczędności ekonomicznych. Największe korzyści z zastosowania wysokosprawnego silnika o magnesach trwałych polegają na znacznym zmniejszeniu wydzielania się ciepła w silniku napędowym, przez co zminimalizowany może zostać układ chłodzenia. Uzyskane parametry dynamiczne, ekonomiczne i przede wszystkim termiczne napędu wyposażonego w silnik o magnesach trwałych zamiast wykorzystywanego powszechnie silnika asynchronicznego klatkowego przemawiają za stosowaniem tego typu silników w napędach ciągnienia górniczych kombajnów ścianowych.The article features the results of a computer-simulation comparative analysis of the hauling drive of a cutter loader equipped with two types of motors — an asynchronous squirrel-cage motor and asynchronous brushless permanent-magnet motor. The computer analysis of the conventional hauling drive of a cutter loader with an asynchronous squirrel-cage motor, powered by a converter equipped with a scalar inverter enabling constant regulation of the cutter loader movement speed, allowed to achieve detailed mechanical and electrical parameters of this drive. Then, a computer simulation was carried out for a modern, energy-efficient synchronous permanent-magnet motor. The achieved results were analyzed with respect to electrical, mechanical and economical parameters. Based on the conducted analyses one can see that the use of the synchronous permanent-magnet motor for the cutter loader hauling drive improves dynamic parameters of the drive, lowers energy use and this way brings economical profits. The most significant profits resulting from the use of the high-efficiency permanent-magnet motor lie in lower heat emission in the driving motor which, in turn, allows to minimize the cooling system. The achieved dynamic and economical parameters and, most importantly, thermal parameters of the drive equipped with the permanent-magnet motor. instead of the commonly used asynchronous squirrel-cage motor, speak for the application of permanent-magnet motors in the hauling drives of cutter loaders